德国研究小组开发出台式机的基因分型测序法

Monica HEGER供稿
德国哈雷市（Halle）马丁·路德大学的研究人员已经开发出适用于低通量台式仪器的基因分型测序法，如Life Technologies的Ion Torrent PGM，他们认为，这种方法可以应用到非模式生物的群体研究中，并可能取代常规的方法，如微卫星基因分型法。

并未参与这项研究的美国得克萨斯州AgriLife研究所基因组学和生物信息学主任查尔斯·约翰逊（Charles Johnson）告诉“In Sequence”说，“这真是一种非常明智的方法，并且相当有用……”。

这项名为RESTseq的方法适用于限制性片段测序，于本月初发表在“PloS One”期刊上，其与利用限制性内切酶从大量样本中对准所关注的目标基因组区的其他基因分型测序方法相类似。然而，不同之处在于它采用了两步限制性内切酶切割以减少测序的片段数。在第一步中，该小组采用一种通常能在整个基因组中进行切割的限制性内切酶，产生多个片段。随后，该小组在这些片段上连接了专用于PGM的测序适配器。为减少必须完成的实际测序量，其采用了第二种限制性内切酶，以减少文库大小，从而使PGM测序变得易于进行。
 
“通过采用多种限制性内切酶，我们极大地减少了文库，以便于分析]1000种以上的SNP”，马丁·路德大学生物研究所的研究员和论文资深作者埃卡特·斯托勒（Eckart Stolle）告诉IS，“我们采用条码适配器和合并序列对其进行扩增和测序。”

斯托勒的团队首次证实，其分别采用TaqI和MseI作为第一种和第二种限制性内切酶，通过在两种蜜蜂样本中的应用，该方法是可重现的。此外，由于限制性内切酶能产生极短的片段，该小组还纳入了一项大小选择步骤，只选择约90个碱基的片段。在PGM 316芯片上对每个文库进行测序，产生了367万和271万reads数，其平均读长分别为83个碱基和86个碱基。

在第一种限制性内切酶进行酶解后，99%的reads启动了正确的三联体。选择第二种酶以减少AT含量，由此研究人员发现，事实上，与蜜蜂基因组约32%的总GC含量相比较，这两个文库拥有更高的GC含量，约为44%。作者表示，“这种可能富含编码区的片段在筛选选择性群体模式时是非常可取的”。

采用保守性设置，该研究小组发现，72%和77%的reads与基因组明确匹配，且分别以20倍和17倍的覆盖率覆盖了11.06和10.05的巨碱基。

为了检验该方法在无参考序列条件下对基因组的分析能力，研究小组采用两个样本的reads进行了de novo组装，并发现，产生的contig（重叠群）覆盖了71%的参考序列，这证实“由于组装计算，de novo方法比基于参考序列的方法产生较少的共识序列，但对于生成高质量的声分析数据仍是可行的。”

接下来，研究小组证明，该方法可以应用于无参考序列基因组的物种，在几种无刺蜜蜂基因组中进行检验。对此，斯托勒表示，研究小组只查看了一对位点，但展望未来，研究人员计划对更多个体和更多的SNP进行基因分型，“甚至希望扩展至整个基因组。”

此外，斯托勒还说，其希望改进该方法，以便能够产生更少的片段。他说，“我们确实希望减少片段的数量，以便您能够以较少量片段终止，从而去完成小规模的基因分型，这与人们处理微卫星相类似。”

微卫星基因分型取决于产生已知位点的标记引物。斯托勒认为，该技术经济划算且效果良好，但在生物体不具有标记引物的情况下（如其研究小组研究的多个蜜蜂物种），采用按比例减少的迭代RESTseq法似乎更具吸引力，因为该方法不要求具有基因组的先验知识。

 “即使我们事先并未获得任何信息，只要我们制作了限制性文库，我们就能 （通过其他限制性内切酶酶解）减少文库，然后对其进行测序​​。”斯托勒说，“最终，该方法将逐渐取代微卫星基因分型法。”

约翰逊说，其有可能对该方法进行检验，其认为该方法是对其他基因分型测序法（如RAD-seq）的“很好改进”。AgriLife研究所是德克萨斯农工大学体系研究所是德克萨斯农工大学体系内的一个农业和生命科学研究机构，目前进行了大量基因分型的测序研究项目，主要集中于植物基因组。
约翰逊补充说，该方法的一个潜在问题是，其在高度重复的区域进行测序时可能会遇到麻烦。限制性内切酶将 “在这些重复区域内造成多个切口”。 约翰逊认为，这可能使该方法在植物应用中变得具有挑战性，如棉花和甘蔗，因为这些植物中具有一段很长的重复序列。

约翰逊说，所有基因分型测序方法都可能存在这方面的问题，但研究人员已经获得一种解决办法，即采用甲基化敏感的限制性内切酶，由于这种酶只剪切转录活跃的区域，因而使该过程变得更为容易。约翰逊补充说，也可以在第二次酶解中与RESTseq试验方案一起使用这种酶，这将使其更适用于处理具有重复序列的物种。